Gibt es einen Widerspruch zwischen Isotropie und dem Urknall? [Duplikat]

Haftungsausschluss: Ich frage nicht, ob der Urknall irgendwann passiert ist. Ich frage mich, ob die Tatsache, dass das Universum isotrop ist, und dass der Urknall passiert ist, einander widersprechen.

Um ehrlich zu sein, fange ich gerade erst an, Allgemeine Relativitätstheorie und Kosmologie zu lernen, aber ich habe das Gefühl, dass diese Frage eine tiefgreifende Grundlage hat. Wenn wir davon ausgehen, dass das Universum durch den Urknall "begann" ist (was ich mir naiverweise nur als Ausdehnung einer Kugel vorstelle), dann muss es sicherlich von einem bestimmten Punkt ausgegangen sein, der sich noch in unserem Kugeluniversum befindet. Wir wissen aber auch, dass das Universum isotrop ist, dass es keine „besonderen“ Punkte gibt. Wie können diese beiden Tatsachen nebeneinander existieren, denn wenn der Urknall wirklich stattgefunden hat, dann muss es einen charakteristischen Punkt in unserem Universum geben, einen speziellen Punkt, der dem Prinzip der Isotropie widerspricht. Was verpasse ich also, wenn ich etwas verpasse?

@knzhou Ich glaube, meine Frage ist kein Duplikat der Frage, auf die Sie sich beziehen.
Wenn dies der Fall ist, sollten Sie den Grund, warum die Antworten auf das vorgeschlagene Duplikat Sie nicht zufrieden stellen, in Ihre Frage einfügen, damit Sie neue Antworten erhalten.
Ich bin verwirrt. Sie sagten, Sie wüssten, dass der BB an einem bestimmten Punkt nicht passiert ist, aber später sagen Sie: "Sicherlich muss es an einem bestimmten Punkt begonnen haben".
Ihre Bezugnahme auf ein "Sphärenuniversum" legt nahe, dass Sie die Krümmung der Raumzeit möglicherweise falsch interpretieren: Ich glaube, dass die zeitliche Komponente in dieser Krümmung gemäß den kosmischen Mikrowellen-Hintergrunddaten allgemein als fast vollständig angesehen wird, obwohl das, was erscheint wie der Raum für einen Beobachter unter Umständen, die durch die Schwerkraft sehr kompliziert sind, für einen anderen als Zeit erscheinen kann. Die wichtigste dieser Komplikationen ist der Gravitationskollaps, der auftritt, wenn großen Sternen der Treibstoff ausgeht, wodurch die Volumina, die sie eingenommen hatten, nur indirekt beobachtbar sind.

Antworten (3)

Ihre Annahme einer dreidimensionalen Kugel ist falsch, weil wir uns in der Kosmologie im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie befinden, dh wir haben Raumzeit, und der Urknall geschah im ursprünglichen Modell bei (0,0,0,0) vier Dimensionspunkt.

Die drei Raumdimensionen sind wie die Oberfläche einer Kugel in einem zweidimensionalen Analogon, und die Zeit ist der Radius des Analogons. Damit befanden sich nun alle Raumpunkte am Ursprung des Urknalls.

Das aktuelle Urknallmodell postuliert einen unscharfen Anfang aufgrund quantenmechanischer Unsicherheiten bei effektiven Quantisierungen der Schwerkraft.

bb

Ich frage mich, ob die Tatsache, dass das Universum isotrop ist, und dass der Urknall passiert ist, einander widersprechen.

Die quantenmechanische Unschärfe und die Inflationsperiode im Diagramm erzeugen die Isotropie. Vor der Einführung der Inflationsperiode konnte es aufgrund der Lichtkegeltrennungen im frühen Universum kein thermodynamisches Gleichgewicht geben.

Nehmen Sie einen gewöhnlichen Ballon und nehmen Sie an, dass er sich von einem Punkt aus ausdehnt, an dem sich die gesamte Oberfläche auf einen Punkt konzentriert. Alle Punkte an der Oberfläche des Ballons befanden sich am Ursprung, wo die Expansion begann. Dies ist ein Analogon des irdischen BB-Universums in zwei Raumdimensionen und einer Zeit.

Wenn es im frühen Universum keinen Lichtkegel gab, dann würde man ein thermodynamisches Gleichgewicht erwarten. Aber es ist die Allgemeine Relativitätstheorie und vier Vektoren, die das Universum beschreiben, und in den sehr frühen Zeiten ist es der Lichtkegel, der kein thermodynamisches Gleichgewicht zulässt, und die Inflationsperiode wurde in das BB-Modell aufgenommen, um der beobachteten Isotropie zu entsprechen.

Ich sehe, wie falsch meine Annahme einer Kugel ist, aber Sie erwähnten immer noch einen speziellen Punkt, einen Ursprung (0,0,0,0). Wie kann dies mit dem Prinzip der Isotropie koexistieren?
Die quantenmechanische Unschärfe und die Inflationsperiode im Diagramm erzeugen die Isotropie. Vor der Einführung der Inflationsperiode konnte es aufgrund der Lichtkegelabstände im frühen Universum kein thermodynamisches Gleichgewicht geben. Es gibt keinen besonderen Punkt in unserem Universum. alle Punkte waren am Anfang von 0,0,0,0
Nehmen Sie einen Ballon und nehmen Sie an, dass er sich von einem Punkt aus ausdehnt, an dem sich die gesamte Oberfläche auf einen Punkt konzentriert. Alle Punkte an der Oberfläche des Ballons befanden sich am Ursprung, wo die Expansion begann. Es sind die Lichtkegelabstände, die nicht mit der Isotropie in Einklang gebracht werden konnten.
Ich stimme dieser Antwort größtenteils zu. Wenn jedoch die globale Krümmung des Universums <= 0 ist, dann ist der Raum unendlich, und er war immer unendlich, seit t>0. Die aktuelle Urknalltheorie befasst sich nicht wirklich mit dem Zustand des Kosmos bei t = 0, da dies eine mathematische Singularität im Standard-GR ist.
@PM2Ring Die klassische Singulatität wird angesprochen, wenn die Schwerkraft endlich quantisiert wird, und die Unschärfe, die derzeit von effektiven Quantisierungen angenommen wird, wird rigoros. Bis dahin wird das BB-Modell sicherlich noch einmal modifiziert werden.
Ja, ich erwarte, dass die Quantengravitation alle Singularitäten verwischt. Und BB funktioniert gut, solange Sie nicht zu nahe an t = 0 sind (sagen wir, innerhalb einer Größenordnung oder so einer Planck-Zeit davon). Ich mag den Ansatz, den Logarithmus der Zeit zu nehmen (oder sogar den doppelten Log, wie Wikipedia), sodass der Zeitpunkt t = 0 unendlich weit entfernt ist. ;)
Der erste Satz ist falsch und irreführend.
@MBN beantwortet die Aussage in der Frage "(was ich mir naiv als nur die Ausdehnung einer Kugel vorstelle)" . Es ist keine dreidimensionale Explosion, es passiert in der Viervektor-Raumzeit der Allgemeinen Relativitätstheorie. Beachten Sie auch das "ursprüngliche BB-Modell".
@annav es antwortet nichts, weil es völlig falsch ist.

Ihre Intuition ist fehlerhaft, weil Sie sich die Expansion des Universums ähnlich der Expansion von Gasen bei einer Bombenexplosion vorstellen. So etwas wie die „Front des Universums“ dehnt sich aus und nimmt eine Art imaginären Raum ein, entfernt sich von einem zentralen Punkt. Eine falsche Intuition, die vielleicht vom Namen „Big Bang“ herrührt.

Wenn wir sagen, dass sich das Universum ausdehnt, meinen wir, dass der Abstand zwischen zwei benachbarten Punkten im Universum größer wird, genau wie ein Gummiband mit 2 Markierungen, das gedehnt wird.

Stellen Sie sich einen Behälter mit vielen Ballons vor, die eine kleine Menge chemischer Reaktanten enthalten, deren Reaktion Gase erzeugt. Nach einiger Zeit werden sich die Ballons ausdehnen und ein größeres Volumen einnehmen. Diese Expansion beginnt jedoch nicht an einem bestimmten Punkt, sie kommt von überall , da jeder der Ballons über die um ihn herum zieht. Dies ist die gleiche Art von Expansion, die passiert, wenn Sie eine Tasse Reis kochen.

Stellen Sie sich für eine bessere Intuition das gesamte Universum als einen 4D-Möbius-„Streifen“-Ballon(1) vor, der sich aus einem Nullvolumen aufbläst.

Einstein nahm an, dass der Weltraum isotrop und homogen sei, weil er glaubte, das Universum sei geschlossen.

Und es vereinfachte das Modell.

Außerdem wird für eine konstante Krümmung ein isotroper und homogener Raum benötigt.

Die Prinzipien der Kosmologie gehen davon aus, dass das Universum isotrop und homogen ist – im Grunde hat es eine „Stromlinienströmung“.

Tatsächlich reduziert das kosmologische Prinzip eine 10-Parameter-Theorie auf eine einzige Funktion und einen diskreten Parameter, der die Robertson-Walker-Raumzeit charakterisiert.

Um jedoch die Struktur des Universums zu bestimmen, benötigen wir ein genaues Entfernungsmaß - das derzeit nicht existiert.

Zum Beispiel Google für die "Fingers of God" - das ist ein Diagramm aller gemessenen Rotverschiebungen in einem Quadranten des Himmels - zum Beispiel der Virgo-Galaxie. Es sieht aus, als würde ein großer Finger zurück zur Erde zeigen.

Und ein weiterer interessanter Plot ist „Pancakes of God“ – was darauf hindeutet, dass das Universum nur ein Netz aus machianischen Objekten ist.